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解決方案

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親疏水改性

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接觸角是衡量材料親疏水性能的重要指標。根據水滴在固體表面靜態水接觸角的數值θ大小,可將固體表面的疏水性分為以下幾類。

接觸角

靜態水接觸角

θ<10°時,固體表面處于完全潤濕狀態,稱該表面為超親水表面;

10°<θ<90°時,水滴可潤濕固體表面,稱該表面為親水表面;

90°<θ<150°,水滴不易潤濕固體表面,稱該表面為疏水表面;

150°<θ,水滴難以潤濕固體表面,稱該表面為超疏水表面。

等離子體中含有豐富的離子、電子、自由基等活性粒子,可以對材料表面產生多種效應。利用等離子體中含有的活性粒子轟擊材料表面,在同表面發生能量交換的過程中,激發出大量表面自由基,接著等離子體中的活性粒子同自由基發生反應,從而在材料表面引入新的基團,上述過程改變了材料表面性能,進而實現對材料表面浸潤性(親水特性或疏水特性)的調控。

通過研究低溫等離子體對材料表面改性后材料表面潤濕性的變化,發現隨反應條件的不同,潤濕性的變化也可以不相同,改性后接觸角既可以減小,使材料表面親水性增加,也可增大,使材料表面疏水性增加。造成不同結果的原因是材料表面形成的化學活性基團有所不同,如當材料表面產生了如羧基、羥基、羰基、氨基等親水基團,材料的親水性會增加;當材料表面產生的化學基團為CH3等疏水基團時,材料的疏水性增加。

1)親水改性

等離子親水改性

目前,實現親水改性的主要思路是通過等離子體處理在材料表面引入含氧(O)的基團,如羥基、羧基、酯基等,這些基團能夠提高原材料表面的親水性。

2)疏水改性

等離子疏水改性

關于等離子體處理提高材料表面疏水性的研究思路,主要是通過在等離子體氣體中添加含氟(F)氣體,通過氣體放電產生含F活性粒子,以在材料表面引入含F的官能團,改變表面元素構成,從而降低材料表面能,提高表面粗糙度,達到表面疏水改性的目的。

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